專利名稱：一種測試?yán)鋮s塔特性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于制冷器測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用多元回歸分析和正交設(shè)計法測試?yán)鋮s塔的特性的方法。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)生產(chǎn)日益發(fā)達(dá)、人類社會城市化進(jìn)展不斷加速，需水量大增，引起水資源的日益緊缺，尤其是電力、鋼鐵、石化、紡織等行業(yè)耗水量巨大。例如百萬千瓦的電站冷卻水量大約為35m3/S，原油用水20 40m3/噸油，乙烯冷卻水量大約500 1200m3/噸乙烯，合成氨用水為600 1900m3/噸氨，某石化公司全年用水量達(dá)15億米3 ；全世界冷卻循環(huán)水的用量巨大，浪費也極為驚人，存在著可觀的節(jié)約潛力；在工業(yè)生產(chǎn)過程中，單是廢熱經(jīng)熱水帶入冷卻塔，經(jīng)冷卻后回用，即能節(jié)省95%左右的水資源的需求，相應(yīng)降低其對環(huán)境的不利影響。在這個“低碳減排”的年代，循環(huán)用水是節(jié)能減排行之有效的途徑。循環(huán)水冷卻塔使用面廣、量大，廣泛應(yīng)用于各工業(yè)部門和空調(diào)制冷民用建筑。因此加強(qiáng)對冷卻特性的研究和改進(jìn)，不斷提高冷卻塔效率，降低自身的能耗、噪聲、減少飄滴損失、減少環(huán)境污染，具有直接的意義?，F(xiàn)有技術(shù)對于冷卻塔的特性研究已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗，并提出了各具特色的經(jīng)驗公式首先是1925年麥克爾(Merkel)運用傳熱傳質(zhì)過程的經(jīng)驗方程式，建立了以焓差為推動力的著名熱力計算基本方程式，但麥克爾方程的求解方法、尤其是它的適用性存在較大的模糊性，以致實踐結(jié)果存在較大的誤差；別爾曼認(rèn)為被麥克爾忽略的蒸發(fā)水量及其帶走的熱量一項不算太少可能引起的誤差達(dá)4 7%，所以不應(yīng)忽略這一項而引進(jìn)一個修正系數(shù)K;貝克和馬特(Baker&Mart)提出，熱水進(jìn)水溫度對特性的反效應(yīng)是明顯的， 為了修正誤差引進(jìn)水溫修正系數(shù)M，當(dāng)熱水溫度上升到80°C時，該方案仍可得到滿意的結(jié)果；后來有學(xué)者通過對填料的熱力特性測試，建立了冷卻特性與氣水比的新表達(dá)式N = (1. 28-0. 027q)* λ °_37，這表明冷卻特性N不僅僅是汽水比λ的單值函數(shù)，淋水密度q對冷卻特性也有影響。個別的研究成果及試驗結(jié)論利于客觀全面地揭示冷卻特性的內(nèi)涵，為建立冷卻特性新的表達(dá)式奠定了基礎(chǔ)，從而為較準(zhǔn)確地設(shè)計、測試換熱器的特性提供了依據(jù)。 但在冷卻塔的實際運行和特性測試中，發(fā)現(xiàn)上述各表達(dá)式存在適用區(qū)間窄、誤差大的缺陷， 因此有必要對冷卻塔特性測試及其表達(dá)式繼續(xù)研究予以改進(jìn)和完善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的的不足，探索研究冷卻塔特性、分析誤差產(chǎn)生原因，改進(jìn)實驗條件試驗方案及數(shù)據(jù)整理方法，建立一個誤差較小，能充分體現(xiàn)冷卻特性的數(shù)學(xué)模型，提供一種測試?yán)鋮s塔特性的方法，為提高冷卻塔性能提供更準(zhǔn)確的指導(dǎo)性的理論依據(jù)。一、冷卻塔熱力計算基本方程的建立及其存在的近似性1925年麥克爾運用傳熱傳質(zhì)過程的經(jīng)驗方程式，建立了以焓差為推動力的著名熱力計算基本方程式，為冷卻塔冷卻理論應(yīng)用于工程設(shè)計做出了貢獻(xiàn)，至今仍是冷卻塔業(yè)界研究、實踐和規(guī)范的依據(jù)。但是在其推導(dǎo)過程中作了一些必要的假設(shè)和簡化，必然也會引起一定的誤差，使熱力計算方程成為近似方程，并間接影響冷卻塔冷卻特性的近似性，概述如下1.接觸傳熱傳熱量dQa與溫差推動力(t- θ )成正比dQ = a (t- θ ) dVKcal/m3/h (1-1)2.液體表面蒸發(fā)蒸發(fā)量dL與分壓力差(Pt" -P0)成正比dL = Kp (Pt"-P0) dV kg/m3/h(1-2)式中Pt”為水溫為t的飽和水蒸氣分壓力P θ為濕空氣溫度θ下的水蒸氣分壓力Kp為和分壓力差相對應(yīng)時的表面散質(zhì)系數(shù)kg/m2因為 Pt” = Xt'V(Xt+0. 622)*PB ^ Xt*l. 61ΡΒ(1-1. 61ΧΘ ")P0 = Χθ/(Χθ+0. 622)*Ρβ ^ Χθ*1. 61ΡΒ(1-1. 61ΧΘ ")代入(1-2)得dL = 1· 61PB*Kp{(Xt”-X0)-l. 612*PB[(Xt，，)2_(X0)2]}dV忽略了括號里的微量可近似得dL = 1. 61PB*Kp(Xt”-XJdV(1-3)另 Ka = 1. 61*Pb*Kp則dL = Ka(Xt”-X0)dV(1-4)由蒸發(fā)所傳遞的能量為dQk = (r0+Cnt) *dL= Ka (Xt-X θ) (r0+Cnt) dV(1-5)式中rQ為水在0°C的汽化潛熱rQ = 595kCal/kgCn為水蒸氣的定壓比熱可取Cn = 0. 47kCal/kg°C3.總的傳熱量dQdQ = dQa +dQk = a * (t_ θ ) dV+Ka (Xt-Xθ) (r0+Cnt) dV因為 r。+Cnt = rt+CntdQ = Ka*dV { α /Ka (t_ θ ) +r0Xt ” -r0X θ +Cnt (Xt ” -X 0)}設(shè)劉易斯(Lewis)數(shù)為α / (Cp*Ka) = 1 及i = Cp* θ +r0*X0 和 i” = Cp*t+r0*Xt”整理得dQ = Ka(i”-i)dV+CntdL(1-6)設(shè)dL = 0 貝IjdQ = Ka(i”-i)dV(1-7)4.熱平衡方程L*dt = Ka(i”_i)dV(1-8)分離變量的著名的麥克爾熱力計算基本方程式Ka% = I2'^(1-9)
4為
權(quán)利要求
1. 一種測試?yán)鋮s塔特性的方法，測試步驟包括1.以現(xiàn)有的冷卻特性方程N(yùn)’=Αλ·"為基礎(chǔ)，初步建立新的特性方程的模式為N° = ΑλΥ ΜΔνα^τ))、式中，λ為汽水比，q為淋水密度，kg/m2!!;、為進(jìn)水溫度，°C ； Δ t 為冷幅，°C;t2為出水溫度，°C ;A為系數(shù)，m、o、p、a為指數(shù)；II.選定測試項目淋水填料的散熱散質(zhì)總系數(shù)Ka，kg/m3h;進(jìn)水溫度t1;V ；大氣溫度(干球和濕球溫度)；淋水密度q，kg/m2h ；冷卻塔運行區(qū)間對冷卻特性影響，即環(huán)境效率系數(shù) η = At/(t2-τ)；定義冷卻特征數(shù)N’ = KaV/L，式中，V是填料體積m3，L是循環(huán)水量m3/s，根據(jù)麥克爾熱力計算基本方程式，KaV/L= Π，后者稱為蒸發(fā)特征數(shù)N ；III.選用正交設(shè)計試驗表L9(34)(四因子三水平)，分別對汽水比λ、淋水密度q、進(jìn)塔水溫、、進(jìn)塔濕球溫度τ工進(jìn)行測試；IV.分析得出影響冷卻特性的因子主次順序，采用多元回歸方法求得冷卻特性新方程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻塔特性的測試方法，其特征是，定義通風(fēng)密度與淋水密度之比值為氣水比λ，確認(rèn)汽水比λ、大氣溫度(干球和濕球)的測量值及淋水密度系數(shù) q、進(jìn)水溫度tl以及環(huán)境效率系數(shù)η與冷卻塔冷卻特性直接相關(guān)，相關(guān)因子主次順序依次為λ—q —tl— η ；采用多元回歸求得新方程為N0 = A * λ m * qn * tj * nc ； 式中N0——冷卻特性；λ——氣水比；q——淋水密度，kg/m2h ；tl——進(jìn)水溫度，V ；n——環(huán)境效率系數(shù)，η = At/(t2-x)0
全文摘要
本發(fā)明公開一種測試?yán)鋮s塔特性的方法，測試步驟I.以冷卻特性方程N(yùn)’＝Aλm為基礎(chǔ)，建立新特性方程模式為N0＝Aλmqot1p(Δt/(t2-τ))a；II.選定測試項目有淋水填料的散熱散質(zhì)總系數(shù)；進(jìn)水溫度；大氣溫度；淋水密度；冷卻塔運行區(qū)間對冷卻特性影響；III.選用正交試驗表L9(34)，分別對汽水比λ、淋水密度q、進(jìn)塔水溫t1、進(jìn)塔濕球溫度τ1進(jìn)行測試；IV.分析得出影響冷卻特性的因子主次順序，采用多元回歸求得冷卻特性新方程。本發(fā)明測試?yán)鋮s塔特性的可信度在95％以上，誤差小，并大大改善了設(shè)計精度，本發(fā)明為合理設(shè)計冷卻塔提供更準(zhǔn)確的指導(dǎo)性方法。
文檔編號G01M99/00GK102539177SQ20101061932
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者李麟添 申請人:上海金日冷卻設(shè)備有限公司